[发明专利]一种深紫外UVC芯片外延结构及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及深紫外UVC芯片技术领域，尤其涉及一种深紫外UVC芯片外延结构及其制备方法和应用。本发明提供的制备方法，包括以下步骤：所述深紫外UVC外延结构包括衬底和生长在所述衬底一侧的功能层；所述功能层为AlGaN基功能层；将所述衬底的另一侧制备Ni金属层后，进行热处理，得到Ni金属自组装球聚层；以所述Ni金属自组装球聚层为掩模进行刻蚀后，去除所述Ni金属自组装球聚层，得到凹凸不平的衬底面；在所述凹凸不平的衬底面生长增透膜。所述制备方法制备得到的深紫外UVC芯片外延结构可以提高UVC芯片的外量子效率。

技术领域

本发明涉及深紫外UVC芯片技术领域，尤其涉及一种深紫外UVC芯片外延结构及其制备方法和应用。

背景技术

紫外LED（UV LED）主要应用在生物医疗、防伪鉴定、净化（水、空气等）领域、计算机数据存储和军事等方面。而且随着技术的发展，新的应用会不断出现以替代原有的技术和产品，紫外LED有着广阔的市场应用前景，如紫外LED光疗仪是未来很受欢迎的医疗器械，但是技术还处于成长期。

半导体深紫外光源在照明、杀菌、医疗、印刷、生化检测和高密度的信息储存和保密通讯等领域具有重大应用价值。以AlGaN材料为有源区的深紫外LED的发光波长能够覆盖210~365nm的紫外波段，是实现该波段深紫外LED芯片的理想材料，具有其它传统紫外光源无法比拟的优势。但是由于外量子效率较低导致目前市场上的UVC（短波紫外线）芯片的价格昂贵。

发明内容

本发明的目的在于提供一种深紫外UVC芯片外延结构及其制备方法和应用，所述制备方法制备得到的深紫外UVC芯片外延结构可以提高UVC芯片的外量子效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种深紫外UVC芯片外延结构的制备方法，包括以下步骤：

在衬底的一侧制备功能层；所述功能层为AlGaN基功能层；

在所述衬底的另一侧制备Ni金属层后，进行热处理，得到Ni金属自组装球聚层；

以所述Ni金属自组装球聚层为掩模进行刻蚀后，去除所述Ni金属自组装球聚层，得到凹凸不平的衬底面；

在所述凹凸不平的衬底面生长增透膜。

优选的，所述Ni金属层的厚度为5~20nm。

优选的，所述热处理的温度为900~1000℃，保温时间为60~300s。

优选的，所述刻蚀的方式为等离子耦合刻蚀。

优选的，所述等离子耦合刻蚀的工作气体为BCl₃气体，腔压为5mT，上电极功率为600W，下电极功率为1200W。

优选的，所述凹凸不平的衬底面中凹处深度为0~1000nm。

优选的，所述增透膜的折射率为1.38~1.47。

优选的，所述增透膜的厚度为40~55nm的2n+1倍，所述n为自然数，且所述增透膜的厚度小于所述凹凸不平的衬底面中凹处深度。

优选的，所述增透膜的材料为SiO₂或MgF₂；

当所述增透膜的材料为SiO₂时，所述增透膜的厚度为40~50nm的2n+1倍，所述n为自然数；

当所述增透膜的材料为MgF₂时，所述增透膜的厚度为40~55nm的2n+1倍，所述n为自然数。

优选的，所述AlGaN基功能层包括依次层叠设置的AlGaN基外延层、N型AlGaN层、量子阱有源层、P型AlGaN层和P型GaN层；

所述AlGaN基外延层与衬底接触。